【摘 要】
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时钟数据恢复器（Clock and Data Recovery,CDR）是高速串行数据通信接口中的重要电路,可根据串行数据产生电路系统需要的时钟信号。压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator,VCO）是CDR电路中产生时钟信号的重要模块,影响了CDR电路所恢复时钟和数据的抖动性能,因此具有非常重要的研究意义。本文设计了一种宽输出频率范围的双路径延迟环形压控振荡器,并且
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时钟数据恢复器（Clock and Data Recovery,CDR）是高速串行数据通信接口中的重要电路,可根据串行数据产生电路系统需要的时钟信号。压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator,VCO）是CDR电路中产生时钟信号的重要模块,影响了CDR电路所恢复时钟和数据的抖动性能,因此具有非常重要的研究意义。本文设计了一种宽输出频率范围的双路径延迟环形压控振荡器,并且对其输出频率进行了温度补偿以获得一种输出频率受温度影响较小的环形压控振荡器。本文所设计的环形压控振荡器由双路径延迟环形压控振荡器、二倍频电路和温度补偿电路组成。本文所采用的二倍频技术有利于宽工作频率范围CDR的设计,同时减小了CDR电路恢复出的时钟和数据的抖动;本文充分利用多相位时钟信号改进设计了由异或门构成的二倍频电路,该电路结构简单且工作频率范围宽;本文改进设计了一种适用于无尾电流源的环形压控振荡器的温度补偿电路,利用正温度系数电压改变作为负载的可变电容容值减少振荡器温度漂移问题,避免了传统方案中采用尾电流源进行输出频率温度补偿而导致的尾电流源低频噪声上变频带来的时钟信号相位噪声恶化。基于TSMC40nm工艺设计了具体电路与版图,并进行了仿真验证,结果表明在tt、ss和ff工艺角和-20℃～120℃范围内,其频率覆盖范围为3.85GHz～6.04GHz,相位噪声小于-90d Bc/Hz@1MHz,核心电路功耗约为26mW,输出频率温度偏差小于±1.7%,达到设计指标要求。
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